Využití alkalicky aktivovaných materiálů ve vibrolisovaných prvcích

Abstract

Celosvětová koncepce využitelnosti druhotných surovin je tématem dnešní doby. Pouze menší část stavební produkce je realizována použitím druhotných surovin, v tomto směru je stavebnictví důležitým průmyslovým oborem pro navýšení a rozšíření využití těchto „odpadů“, neboť v každé době zůstává aktivní částí českého průmyslu a má širokou kapacitu pro spotřebování nepotřebné zpracovatelné suroviny. S ohledem na současnou energetickou koncepci ČR a mnoha jiných států má získávání energie ze spalování uhlí významnou roli. Nejvýznamnějším zdrojem pro získávání elektrické energie a pro zajištění dálkového vytápění pro ČR je uhlí. Ačkoliv lze předpokládat, že v následujících letech se bude nadále snižovat podíl energie získané ze spalování uhlí, je samozřejmé, že uhlí si zachová pozici jednoho nejvýznamnějších zdrojů energetické koncepce ČR. S ohledem na to bude elektrárenský popílek, odpad ze spalování, nadále produkován jako druhotná surovina. Aktuální možnosti využití této suroviny jsou pouze omezené a nejsou schopny zcela zpracovat veškeré produkované množství. Různý typ spalování - různá technologie spalování zapříčiňuje generování různých typů popílků, jež mají velice proměnné vlastnosti, které jsou ovlivněny konkrétní použitou technologií spalování uhlí a také vlastnosti podle typu spalovaného uhlí. V ČR převažuje charakteristickou měrou hnědé uhlí. S ohledem na typ spalování převládá úletový popílek. Mezi největší výhody úletového popílku patří relativní chemická stálost a jeho fyzikální parametry, které je možné poměrně dobře specifikovat. Metody zpracování úletového popílku jsou v dnešní době známou věcí a jsou harmonizovány řadou norem a technologických postupů pro jeho využití. Ve stavebnictví je úletový popílek nejčastěji a nejvýznamněji využíván jako příměs do betonu nebo asfaltových výrobků a také jako zásyp v podkladních vrstvách pro další konstrukce. Ani toto využití nemůže zajistit spotřebování veškeré produkce, která se v ČR blíží 10 miliónům tun za rok. Z tohoto hlediska je nutné najít další uplatnění úletového popílku. Možným východiskem pro využití této suroviny je alkalická aktivace tohoto materiálu. Aktivovaný úletový popílek je možné využít jako samostatné pojivo v betonové směsi, ve které zcela nahrazuje cementové pojivo, zatímco výsledné vlastnosti takového betonu jsou v mnoha pohledech příznivější než u cementového betonu. Oproti tomu jiné vlastnosti jsou horší, mezi ně patří hlavně technologie výroby této betonové směsi, která je neporovnatelně náročnější z hlediska technologické kázně a vlivu vnějších faktorů. Betonové vibrolisované výrobky se v ČR začaly ve větším množství (objem i sortiment) objevovat na trhu až po roce 1990 z důvodu možnosti dovozu zahraničních technologických linek a zlepšení zpracování betonové směsi tzv. vibrolisováním. Výrobky jsou okamžitě po vyrobení odformovány a ponechány na podložkách nebo dokonce přímo ukládány na palety. V těchto výrobcích je část pojiva, cementu, nahrazena černouhelným popílkem. Možnost částečné či plné náhrady tohoto pojiva alkalicky aktivovaným hnědouhelným popílkem je zajímavým a atraktivním úkolem, který zvýší využití této druhotné suroviny a zmenší dopad na životní prostředí.

The global concept of usability of secondary raw materials is current theme. Only smaller part of construction industry production is realized by use of secondary materials, in this field the construction industry is important branch of industry for increase and spread of use of these “wastes“ because in every time part of Czech industry remains active and has wide capacity for use of redundant processable material. With regard to the current energy conception of Czech Republic and many other states recovery of energy from coal combustion has significant role. The most significant source for electric energy and for district heating in Czech Republic is coal. Although it can be assumed that the share of energy from coal combustion will continue to decrease in the following years, it is obvious that coal will retain position of one of the most important sources of energy conception in the Czech Republic. Taking this into account the power station ash, waste from combustion, will be still produced as secondary material. Current possibilities of use of this material are limited and unable to fully process all production. Different type of combustion – different combustion technology cause generation of different types of ashes, which have very variable qualities, which are influenced by specifics of used coal combustion technology and also by qualities of type of combusted coal. In Czech Republic brown coal dominates to a characteristic degree. With regard to type of combustion the fly ash dominates. Among the greatest advantages of fly ash are relative chemical stability and its physical parameters, which can be fairly well specified.Methods of fly ash processing are in this time known and harmonized by many standards and technological processes for its use. In construction industry the fly ash is most often and most significantly used as admixture for concrete or asphalt products as well as used as backfill in underlying layers for other constructions. Even this use can´t ensure use of all production, which in Czech Republic is approaching 10 million tons per year. From this point of view it is necessary to find other use of fly ash. Possible way out for use of this material is alkali activation of this material. Activated fly ash can be used as separate binder in the concrete mixture in which it completely replaces the cement binder, while the resulting properties of such concrete are in many ways more favourable than those of cement concrete. On the other hand other properties are worse including technology of producing of these concrete mixtures, which is incomparably more demanding in terms of technological discipline and the influence of external factors. Concrete vibro-compressed products have begun to occur on the market in Czech Republic in bigger volume (volume and assortment) after 1990 due to the possibility of foreign technology lines import and improvement of processing of concrete mixture by vibro-compression. Products are unformed and left on pads immediately after production or directly stored in pallets. In this products part of the binder, cement, is replaced by black coal ash. Possibility of partial or full replacement of this binder by alkali-activated brown coal ash is interesting and attractive task, which will increase use of this secondary material and will reduce its impact on the environment.